? 振動試驗旨在確保設計和制造的機器和部件在運輸和使用過程中不受外部振動或自生振動的損壞，并充分發揮其性能和達到預定使用壽命的可靠性。隨著對產品尤其是航天產品可靠性要求的提高，作為可靠性測試關鍵設備的發展振動測試系統變得越來越重要。 20世紀60年代，為了滿足航空航天產品振動試驗的需求，702研究所開始開發振動測試系統，包括推力為10N-100 kN的振動臺和各種振動測量米的傳感器。目前，702研究所的振動測試設備不僅在航天領域發揮作用，而且在其他行業也發揮作用，已成為研究所的重要民用產品。振動試驗振動臺系統根據其激勵方式可分為三種類型:機械振動臺、電液振動臺和電動振動臺。根據振動臺的激勵方向，即臺面表面的運動軌跡，可分為單向(單自由度)和多向(多自由度)振動臺系統。根據振動臺的功能，可以將其分為單個正弦振動實驗臺和振動臺系統，該系統可以完成正弦、隨機、正弦加隨機振動試驗和沖擊試驗。在下文中，筆者簡要論述了各種振動臺，主要是結構電動振動臺及其輔助設備、性能和成本現狀、發展等。??? 1.機械式振動臺機械振動臺可分為兩種類型:不平衡配重型和凸輪型。不平衡配重型利用不平衡配重旋轉時產生的離心力來激勵振動臺臺面，激振力與力矩和轉速的平方成正比。振動臺可以產生正弦振動，結構簡單，成本低，但只能在約5Hz至100 Hz的頻率范圍內工作。zui大位移為6mm峰峰值，zui大加速度約10g，不能進行隨機振動。 凸輪式振動臺運動部件的位移取決于凸輪的偏心率和曲軸的臂長，激振力隨運動部件的質量而變化。當激振力在低頻范圍較大時，這種振動臺可以實現100毫米的大位移。然而，振動臺的工作頻率為低頻，上限頻率約為20Hz。Zui的大加速度約為3g，加速度波形失真非常大。 由于其有限的性能，機械振動臺將在未來越來越少的使用。 2.電液振動臺 電液振動臺的工作方式是用小型電動振動臺驅動可控伺服閥，傳動裝置通過油壓產生振動。這種振動臺可以產生很大的激振力和位移，例如激振力可以達到104kN，位移可以達到2。5m，并且可以在非常低的頻率下獲得大的激勵力。激振力大的液壓振動臺比推力相同的電動振動臺便宜。電液工作臺的局限性在于高頻性能差、工作頻率上限低、波形失真大。雖然可以產生隨機振動，但隨機振動激勵力的均方根額定值只能小于正弦額定值的1/3。由于推力大、位移大，這種振動臺可以彌補電動振動臺的不足，在未來的振動試驗中，特別是在船舶和汽車行業，仍然會發揮作用。 3.電動搖床 電動振動臺是目前在嘴廣泛使用的一種振動設備。其頻率范圍廣，小型振動臺的頻率范圍為0-10khz，大型振動臺的頻率范圍為0-2khz。動態范圍寬，易于實現自動或手動控制；加速度波形良好，適合產生隨機波?？梢垣@得更大的加速度。電動振動臺是根據電磁感應原理設計的。當帶電導體處于恒定磁場中時，它將受到力的作用，當導體被提供交流電時，它將產生 有直接和感應模式用于產生振動臺驅動線圈的電流。直接型是將放大器輸出的電流直接施加到驅動線圈，驅動線圈是振動臺的主流。感應型是指交流電流流入固定線圈，然后通過感應在驅動線圈中產生電流。感應振動臺的驅動線圈不需要引出電纜，結構簡單，但振動臺的效率相對較低。美國UD公司的一些搖表采用了結構。702研究所和其他公司的產品是直接型的。由于從驅動線圈中抽出電纜的問題得到了很好的解決，其產品更加實用。 振動臺的磁場產生方式可分為永磁型和勵磁型。永磁型恒定磁場由*磁鋼產生。由于制造大體積磁鋼的困難，結構目前僅適用于小型振動臺。例如，702生產的2202振動臺和BK生產的4808振動臺都是永磁型的。另一方面，對于大型振動臺，需要DC電流在激勵線圈中產生恒定磁場，這就是激勵型振動臺。 激振振動臺可分為單激振和雙激振。單個激勵只有一組激勵線圈來形成磁場回路。該結構勵磁效率低、功耗大、漏磁大。需要消磁線圈來確保臺面上的低磁場。雙勵磁由兩組產生磁場的勵磁繞組組成，分別設置在工作磁隙的上下兩側。工作磁隙中的磁場相互疊加，而臺面表面上的磁場相互抵消，所以臺面表面上的磁場非常小。同時，由于雙勵磁磁路縮短，磁阻降低，勵磁效率比單勵磁顯著提高。702研究所的2104系列振動臺、美國LING公司的一些大型振動臺和英國LDS公司的大型振動臺都屬于雙磁場激勵。類似地，雙激勵結構，702的振動臺的上下磁場是不對稱的，而其他振動臺是對稱的。 振動臺的冷卻方式包括自然冷卻、強制風冷、水冷和油冷。自然冷卻僅適用于功率極低的小型激勵器。由于結構的復雜性，油冷卻方法在新開發的振動臺中很少見。仍在使用的油冷卻振動臺應注意保持油的質量和數量。強制空氣冷卻是一種適用于中小型振動臺的常用冷卻方法。它利用高壓風扇不斷抽出臺體內的熱空氣，實現冷卻。這樣冷卻時，驅動線圈和勵磁線圈結構相對簡單，設備安裝方便，成本低，不會出現水冷臺常見漏水、水路堵塞等故障。但是，高壓風機工作時噪音很大，對操作人員影響很大?？绽涞睦鋮s效率相對較低，不適合大型振動臺的冷卻。水冷是大中型振動臺常用的冷卻方式。通常，水冷臺的繞組用空心漆包線纏繞，冷卻水直接引入空心漆包線進行冷卻，冷卻效率高，噪音小。然而，振動臺結構更復雜，需要更高的冷卻水水質、常用蒸餾水或去離子水。在水冷平臺中，英美幾家公司的設備存在嚴重缺陷，即驅動線圈引出電纜和水管的結構不合理，勵磁線圈的水路不合理。結構經常漏水，對水質的要求非常高，所以必須經常換水。702 #振動臺采用的新型結構并聯水回路、串聯回路和水電接頭螺紋連接繞組很好地解決了這些問題。它不要求水質太高，水壓低，很少發生漏水 電動振動臺技術指標包括額定正弦推力、隨機推力有效值、工作頻率范圍、z大加速度、z大速度、z大位移、運動部件有效質量、臺面表面允許直接承載質量、臺面表面允許偏轉力矩、雜散磁場、加速度波形畸變、臺面表面加速度均勻性和橫向振動比。振動臺的推力指的是其運動部件的質量和在質量下可以獲得的加速度的乘積，而不是試件的重量。額定正弦推力是運動部件的有效質量和z大加速度峰值的乘積。隨機推力的有效值是根據標準(如ISO5344)中規定的功率譜密度曲線測試振動臺時，運動部件的有效質量和可達到的z大加速度有效值的乘積。 電動振動臺仍將是未來振動試驗的主要設備，其制造技術將在兩個方面達到發展。一是新材料的應用。隨著大型磁性材料的成本為降低，大型永磁振動臺將成為可能。該振動臺結構簡單、節能、可靠性高。功率放大器將使用更多的數字和模塊化電路，尺寸越來越小，效率越高。二是新方法的應用。隨著有限元法的推廣，可以準確計算復雜結構的動力特性，也可以計算復雜快速的動力特性。因為振動臺的用戶比汽車和其他產品少，所以只能在批量年生產。這方便了不同用戶和不同測試件的特殊設計，實現了運動部件和夾具的一體化設計，使每個實驗系統都達到了zui的優異性能。

4.水平滑臺 水平滑臺是振動臺水平試驗的輔助裝置，在水平滑臺上安裝大型試件方便。水平滑臺可分為靜軸承支撐型、滾珠軸承支撐型和油膜支撐型，大型滑臺采用油膜和靜軸承關節支撐方式。靜軸承支撐的滑臺可以在很低的頻率和很高的頻率之間工作，加速度波形畸變小，抗傾覆力矩和抗扭轉力矩大，橫向振動小。但是這種滑臺非常昂貴。滾珠滑臺可用于中頻至高頻。低頻工作時，軸承噪聲應疊加在加速度波形上。油膜滑道結構簡單，成本低，低頻波形好，易于實現大行程。然而，它具有較低的傾覆力矩和扭轉力矩以及較大的橫向振動。?5.振動試驗夾具 夾具用于將試件牢固地固定在振動臺的臺面表面上，并將振動臺的振動傳遞給試件。其質量直接關系到測試質量。然而，目前，測試夾具的重要性通常沒有得到足夠的重視，尤其是在國內中。有些測試人員只是憑感覺來設計夾具，缺乏必要的計算分析和必要的檢查和測試。這種夾具傳遞的振動經常有很大的畸變，夾具上各點的振動值變化很大，即均勻性很差。測試頻段存在多階諧振，振動控制非常困難。有些夾具材料選擇不當，質量過高，能耗過高。 夾具設計的原則是，在滿足試件安裝的前提下，夾具應具有盡可能低的質量和高的剛度，在試驗頻帶內不得發生諧振，諧振次數應盡可能少。鎂和鋁主要用作夾具的材料，因為這兩種金屬比鋼質量更低，阻尼特性更好，加工成本更低。小夾子由常用整塊材料制成。大型夾具由焊接和鑄造制成。設計時，應 先定義試驗條件，如正弦和隨機振動能級和公差、正弦掃描頻率范圍、隨機振動功率譜密度曲線、安裝條件、允許加速度不均勻性和橫向振動等。然后計算共振頻率a 綜合環境測試有三個集成和四個集成。三個集成是指溫度、濕度和振動的綜合測試。702個研究機構在20世紀90年代初成功開發了三個綜合測試系統。三種綜合試驗中使用的振動臺通常具有大的臺面表面，以便一次安裝盡可能多的試件。振動臺與環境試驗室之間應做好密封和隔熱工作。硅橡膠板是常用密封隔熱材料。702研究所目前正在開發四個綜合測試系統。這四項綜合試驗是指溫度、濕度、真空和振動的綜合環境試驗。由于試驗箱需要抽真空，用于四次綜合測試的振動臺必須有自動對中系統，以確保振動臺在負壓作用下不會偏離中心位置。振動臺應通過活動部件的延伸段與試驗室連接，并用滾動密封密封，必要時可增加延伸臺以安裝越來越大的試件。三個綜合環境測試系統更為常見，四個綜合測試系統將在未來的環境測試中發揮更大的作用。7.多向振動臺 許多試件，尤其是航空航天和船舶工業中的試件，位于多自由度而不是單自由度。顯然，目前的常用單向振動臺無法實現真實的振動環境。為了更真實地模擬振動環境，在20世紀60年代初，美國開始開發三向振動臺。到20世紀70年代，已經成功地開發了具有更高工作頻率和更小失真的三向振動系統。在20世紀80年代，702個研究所也開始了這方面的研究。多向振動臺有電動式和液壓式。電動式可實現高工作頻率和低波形失真，液壓式適用于低頻工作，易于實現大激振力。目前，三向和多向振動系統在美國、日本等 廣泛使用，但在中國很少使用。然而，隨著技術的日益成熟，多向振動臺將以其自身的性能優勢和較高的工作效率得到推廣。 電子、電氣和材料技術的進步以及機械設計方法的改進為發展振動測試系統提供了機遇。隨著技術投資的增加，以702為代表的振動測試設備制造商將為振動測試提供更加可靠、高效和低成本的設備。